Энергоустановка с замкнутым контуром



Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром
Энергоустановка с замкнутым контуром

 


Владельцы патента RU 2447524:

МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИС, ЛТД. (JP)

Изобретение относится к энергоустановке с замкнутым контуром, которая вырабатывает электричество за счет тепла, получаемого от высокотемпературного ядерного реактора. Энергоустановка с замкнутым контуром содержит высокотемпературный газоохлаждаемый реактор. Газоохлаждаемый реактор содержит ядерный реактор, газовую турбину, компрессор, соединенный соосно с газовой турбиной, электрогенератор, соединенный с газовой турбиной посредством выходного вала, и источник питания, подключаемый к электрогенератору с возможностью отключения и подающий электроэнергию. Источник питания выполнен с возможностью определения ускорения вращения электрогенератора по скорости вращения электрогенератора. Изобретение позволяет без труда производить осмотр и обслуживание, а также быстрый запуск энергоустановки. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к энергоустановке с замкнутым контуром, которая вырабатывает электричество за счет тепла, получаемого от высокотемпературного газоохлаждаемого реактора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известны энергоустановки с замкнутым контуром, использующие в качестве источника тепла ядерный реактор и генерирующие электричество за счет вращения газовой турбины с помощью нагреваемого в ядерном реакторе гелия (подобная установка раскрыта, например, в цитируемом патентном документе 1).

В указанном документе предлагается оборудовать энергоустановку с замкнутым контуром, содержащую ядерный реактор, турбины нескольких типов, компрессор и подобное оборудование, системой разгонного наддува и осуществлять при запуске энергоустановки цикл Брайтона, запуская систему разгонного наддува для нагнетания гелия по замкнутому контуру с целью постепенного увеличения скорости вращения газовой турбины.

Цитируемый патентный документ 1: перевод на японский язык международной заявки РСТ, публикация №2005-508492.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Однако описанная в вышеупомянутом цитируемом патентном документе 1 система имеет недостаток, заключающийся в том, что, поскольку система разгонного наддува встроена в замкнутый контур, по которому циркулирует радиоактивная рабочая среда, ее технический осмотр и обслуживание затруднительны. Кроме того, поскольку гелий при включении установки приходит в движение постепенно, запуск системы занимает некоторое время.

[0004] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить энергоустановку с замкнутым контуром, предусматривающую простоту ее технического осмотра и обслуживания, а также быстроту и стабильность работы установки при запуске.

[0005] В рамках настоящего изобретения предлагается энергоустановка с замкнутым контуром, содержащая:

- высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, содержащий ядерный реактор;

- газовую турбину, приводимую во вращение рабочей средой, нагреваемой в высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе;

- компрессор, установленный соосно с газовой турбиной;

- электрогенератор, соединенный с газовой турбиной посредством выходного вала;

- источник питания, подключаемый к электрогенератору с возможностью отключения и подающий электроэнергию на электрогенератор, в которой при запуске источник питания подключают к электрогенератору и подачу электроэнергии осуществляют таким образом, чтобы поддерживать ускорение вращения электрогенератора постоянным.

[0006] Таким образом, поскольку во время запуска подают электроэнергию от источника питания на электрогенератор, а электрогенератор работает как электродвигатель, несложно управлять вращением газовой турбины. При этом, поскольку источник питания, управляющий вращением газовой турбины, размещен вне системы, по которой циркулирует радиоактивная рабочая среда, легко проводить его технический осмотр и обслуживание, не подвергаясь воздействию радиоактивных веществ и подобных факторов.

Кроме того, нижняя граница (например, нижняя граница по мощности на выходе), при которой обеспечивается стабильная работа, определяется по скорости вращения электрогенератора, и если источник питания работает таким образом, что значение его мощности лежит в зоне ниже нижней границы (эта зона на графике далее для простоты называется "зона нестабильности"), выходные характеристики становятся нестабильными, а производительность падает. При управлении источником питания по крутящему моменту электрогенератора имеется риск работы источника питания в зоне нестабильности. Если же управлять источником таким образом, чтобы поддерживать постоянное ускорение вращения, работы в зоне нестабильности можно избежать.

Наконец, за счет применения такого электрического оборудования, как указанный источник питания, можно улучшить время отклика системы и сократить время запуска.

[0007] В вышеописанной энергоустановке с замкнутым контуром источник может определять ускорение вращения электрогенератора на основе скорости вращения и подавать электроэнергию так, чтобы поддерживать постоянное ускорение вращения.

[0008] Таким образом, управляя мощностью на выходе источника питания по скорости вращения электрогенератора, можно более просто и весьма точно, по сравнению с управлением по его крутящему моменту, регулировать скорость вращения и ускорение вращения электрогенератора. Кроме того, с помощью непосредственного измерения скорости вращения электрогенератора, можно избежать работы источника питания в зоне нестабильности и обеспечить стабильную подачу электроэнергии.

[0009] Указанная энергоустановка с замкнутым контуром может дополнительно содержать регулятор вращения, который ограничивает скорость вращения электрогенератора путем увеличения нагрузки, когда мощность на выходе источника питания равна или меньше порогового значения, которое задано таким образом, что находится на нижней границе зоны стабильной работы источника питания или выше нее.

[0010] При такой конфигурации, если мощность на выходе источника питания равна или меньше порога мощности, установленного на нижней границе мощности или выше нее, нагрузку принудительно повышают. То есть источником питания управляют так, чтобы повысить выходную мощность для увеличения скорости вращения электрогенератора. Таким образом можно увеличить выходную мощность источника питания и за счет этого избежать выхода мощности на нижнюю границу мощности или ухода под нее. В результате источник питания можно эксплуатировать в зоне стабильной работы.

[0011] В указанной энергоустановке с замкнутым контуром регулятор скорости вращения может содержать непрерывное резисторное устройство, подключаемое к электрогенератору с возможностью отключения.

[0012] В этом случае увеличение нагрузки можно регулировать электрически. Это позволяет повысить чувствительность нагрузки.

[0013] Указанная энергоустановка с замкнутым контуром может дополнительно содержать регулятор скорости вращения, ограничивающий скорость вращения электрогенератора посредством регулирования расхода подаваемого в компрессор теплоносителя.

[0014] Указанная энергоустановка с замкнутым контуром может дополнительно содержать управляющее устройство для управления увеличением нагрузки, которое осуществляет регулятор вращения, по разности между мощностью на выходе источника питания и значением порога мощности.

[0015] В этом случае увеличением нагрузки, осуществляемым регулятором вращения, можно управлять по соотношению между мощностью на выходе источника питания и значением порога мощности. То есть можно избежать попадания значения выходной мощности источника питания в зону нестабильности.

[0016] При достижении скорости вращения электрогенератора в указанной энергоустановке с замкнутым контуром заданного значения значение порога мощности устанавливают так, чтобы поддерживать значение мощности на выходе источника питания.

[0017] То есть, когда скорость вращения электрогенератора достигает заданного значения, можно поддерживать баланс между мощностью на выходе источника питания и увеличением нагрузки, обеспечиваемой регулятором вращения. За счет этого можно свести к минимуму колебания скорости электрогенератора при отключении источника питания и регулятора вращения, а также изменения в состоянии энергоустановки при включении электрогенератора в систему электропитания.

[0018] При достижении заданного значения скорости вращения электрогенератора в указанной энергоустановке с замкнутым контуром управляющее устройство может согласовывать значение порога мощности источника питания и увеличение нагрузки, осуществляемое регулятором вращения.

[0019] То есть, когда скорость вращения электрогенератора достигает заданного значения, можно поддерживать баланс между крутящим моментом на выходе источника питания и увеличением нагрузки, обеспечиваемым регулятором вращения. За счет этого можно свести к минимуму скорость вращения электрогенератора при отключении источника питания и регулятора вращения, а также изменения в состоянии энергоустановки.

Все вышеописанные средства могут быть использованы в рамках объема данного изобретения в различных комбинациях, не изменяющих его сущность.

[0020] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что можно без труда производить осмотр и обслуживание, а также быстрый запуск энергоустановки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021]

На Фиг.1 схематически показана полная структура энергоустановки с замкнутым контуром согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.2 показан примерный график выходных характеристик источника питания.

На Фиг.3 показан примерный график нагрузочной характеристики непрерывной группы резисторов.

На Фиг.4 показана структурная схема управляющего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.5 показана структурная схема модифицированной конфингурации управляющего устройства с фиг.4.

На Фиг.6 показана структурная схема модифицированной конфигурации управляющего устройства, показанного на фиг.4.

На Фиг.7 показана структурная схема управляющего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.8 показан график, объясняющий смысл значения пороговой мощности, используемого в управляющем устройстве, показанном на фиг.7.

На Фиг.9 показана структурная схема управляющего устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.10 показан график, поясняющий работу управляющего устройства, показанного на фиг.9.

На Фиг.11 показана структурная схема модифицированной конфигурации управляющего устройства, показанного на фиг.9.

Номера позиций

[0022]

1: энергоустановка с замкнутым контуром

2: замкнутый контур

11: высокотемпературный газоохлаждаемый реактор

12: газовая турбина

13: теплообменник

14: компрессор низкого давления

15: компрессор высокого давления

20, 21: клапан регулирования расхода

22: электрогенератор

23: источник питания

24: непрерывная группа резисторов

25, 25а, 25b: управляющее устройство

31: первое вычитающее устройство

32: первый селектор

33: второй селектор

34: второе вычитающее устройство

35, 36, 37: устройство умножения

38: запоминающее устройство

39: переключатель

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023] Ниже описаны варианты осуществления энергоустановки с замкнутым контуром со ссылками на прилагаемые чертежи.

Первый вариант осуществления

На фиг.1 схематически показана полная конфигурация энергоустановки с замкнутым контуром согласно первому варианту осуществления изобретения.

[0024] Как видно на фиг.1, энергоустановка 1 с замкнутым контуром содержит замкнутый контур 2, по которому гелий (рабочая среда), используемый в высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе 11 в качестве теплоносителя, проходит через газовую турбину 12, теплообменник 13, компрессор 14 низкого давления, компрессор 15 высокого давления и подобное оборудование, затем повторно через теплообменник 13 и возвращается в реактор 11.

В вышеупомянутом замкнутом контуре 2 между теплообменником 13 и компрессором 14 низкого давления помещено охлаждающее устройство 16 для охлаждения гелия с целью повышения эффективности сжатия в компрессоре 14 низкого давления. Аналогично, между компрессором 14 низкого давления и компрессором 15 высокого давления помещено охлаждающее устройство 17 для повышения эффективности сжатия в компрессоре 15 высокого давления.

[0025] Кроме того, в замкнутом контуре 2 предусмотрены обходной трубопровод 18 для отвода гелия из охлаждающего устройства 17 в компрессор 14 низкого давления и обходной трубопровод 19 для отвода гелия из компрессора 15 высокого давления в охлаждающее устройство 16. В обходных трубопроводах 18, 19 соответственно предусмотрены регулирующие клапаны 20, 21 (регуляторы скорости вращения), регулирующие расход гелия, поступающего по обходным трубопроводам.

Газовая турбина 12, компрессор 14 низкого давления, компрессор 15 высокого давления и электрогенератор 22 установлены соосно.

[0026] Источник 23 питания, подающий электричество в электрогенератор 22 при запуске энергоустановки 1, подключен к электрогенератору 22 с возможностью отключения. Функция источника 23 питания заключается в том, чтобы снабжать электрогенератор током в соответствии с сигналом от управляющего устройства, чтобы электрогенератор работал как электродвигатель. Источник 23 питания может представлять собой, например, статический преобразователь частоты СПЧ (SFC).

[0027] Кроме того, для увеличения нагрузки к электрогенератору 22 подключена с возможностью отключения непрерывная группа 24 резисторов. Непрерывная группа 24 резисторов (регулятор скорости вращения) образована группой резисторов, а увеличение нагрузки регулируется путем изменения числа подключенных к электрогенератору 22 резисторов или подобным образом. Подключение к электрогенератору 22 непрерывной группы 24 резисторов оказывает тормозящее действие, что позволяет управлять скоростью вращения.

Вышеупомянутые клапаны 20, 21 регулирования расхода также выполняют функцию регулятора скорости вращения и служат для торможения электрогенератора 22. А именно, открывая клапаны 20 и 21 регулирования расхода на заданное значение, увеличивают подачу гелия в компрессор 14 низкого давления, увеличивая его движущую силу, что позволяет косвенно уменьшить скорость вращения электрогенератора 22.

[0028] Непрерывной группой 24 резисторов и клапанами 20, 21 регулирования расхода управляет управляющее устройство 25. Регулируя сопротивление группы 24 резисторов в соответствии со скоростью вращения электрогенератора 22 и мощностью на выходе источника 23 питания, а также регулируя степень открытия клапанов 20, 21 в обходных трубопроводах 18, 19, управляющее устройство 25 соответствующим образом увеличивает нагрузку, регулируя скорость вращения электрогенератора 22.

[0029] При такой конфигурации энергоустановки 1 с замкнутым контуром при нормальной работе в высокотемпературный газоохлаждаемый реактор 11 закладывают тепловыделяющий элемент в виде покрытых оболочкой частиц топлива, т.е. микрочастиц топлива с керамическим покрытием, представляющих собой продукты распада и имеющих многослойное покрытие из пироуглерода или карбида кремния, причем в продуктах распада происходит реакция ядерного распада. Тепло, выделяющееся в ходе ядерного распада, поглощается гелием, который является рабочей средой, и горячий гелий под высоким давлением истекает из реактора 11. Горячий гелий под высоким давлением поступает в газовую турбину 12 и приводит ее во вращение. Вращающая сила газовой турбины 12 передается электрогенератору 22, установленному соосно с турбиной 12, и электрогенератор 22 вырабатывает электроэнергию.

[0030] Отработавший в турбине 12 гелий истекает в теплообменник 13, где происходит теплообмен между холодным гелием, истекающим из турбины 12, и гелием высокого давления, истекающим из компрессора 15 высокого давления, описанного ниже. Охлажденный в результате теплообмена гелий поступает в компрессор 14 низкого давления через охлаждающее устройство 16 и сжимается. Сжатый гелий поступает в компрессор 15 высокого давления через охлаждающее устройство 17. Сжатый в компрессоре 15 высокого давления газ поступает снова в теплообменник 13, где протекает теплообмен с гелием, истекающим из турбины 12. После этого нагретый гелий возвращается в реактор 11.

[0031] Ниже описаны действия по запуску энергоустановки 1 с замкнутым контуром.

Для начала приводят во вращение электрогенератор 22, подавая на него электроэнергию (электрический ток) от источника 23 питания, в результате чего приходит во вращение и установленная на той же оси турбина 12. То есть при запуске энергоустановки 1 электрогенератор 22 работает, как электродвигатель, приводящий во вращение газовую турбину 12.

[0032] Источник 23 питания измеряет, например, скорость вращения электрогенератора 22 и подает электроэнергию в зависимости от скорости вращения, так чтобы установилось постоянное ускорение вращения электрогенератора 22. Когда скорость вращения электрогенератора 22 достигает заданного значения и система готова к самостоятельной работе, источник 23 питания отключают от электрогенератора 22. Затем электрогенератор 22 подключают к потребительской электросети, в которую поступает вырабатываемое электрогенератором 22 электричество.

[0033] Выходные характеристики источника 23 питания показаны на графике на фиг.2. На этом графике по горизонтальной оси отложена скорость вращения электрогенератора, а по вертикальной оси - мощность на выходе источника питания (в дальнейшем для простоты называемая "мощность"). Зона на графике под нижней границей значений мощности, определяемой на основе скорости вращения, т.е. зона, обозначенная на фиг.2 как "зона нестабильности", представляет собой зону, в которой мощность источника 23 питания нестабильна, а производительность падает. Поэтому мощность на выходе источника 23 питания необходимо регулировать таким образом, чтобы источник 23 питания не работал в зоне нестабильности, показанной на фиг.2.

[0034] Таким образом, когда в настоящем варианте осуществления мощность на выходе источника 23 питания понижается за счет падения крутящего момента на электрогенераторе 22 настолько, что оказывается близкой к зоне нестабильности, управляющее устройство 25 принудительно увеличивает нагрузку, задействуя непрерывную группу 24 резисторов и клапаны 20, 21 регулирования расхода для регулирования скорости вращения электрогенератора 22. Принудительно увеличив нагрузку, повышают мощность на выходе источника 23 питания, чтобы увеличивать скорость вращения электрогенератора 22, таким образом удается удерживать значение мощность источника 23 питания выше зоны нестабильности.

[0035] На фиг.3 показан график нагрузочной характеристики непрерывной группы 24 резисторов. На этом графике по горизонтальной оси отложена скорость вращения электрогенератора, а по вертикальной - значение нагрузки, которая может быть увеличена с помощью группы 24 резисторов (максимальная нагрузка). Как видно из графика, максимальная нагрузка непрерывной группы 24 резисторов пропорциональна квадрату скорости вращения электрогенератора 22.

[0036] Ниже со ссылкой на фиг.4 описана работа управляющего устройства 25 непрерывной группой 24 резисторов и клапанами 20, 21 регулирования расхода. На фиг.4 показана структурная схема управляющего устройства 25.

Как видно на фиг.4, управляющее устройство 25 содержит:

- первое вычитающее устройство 31, которое вычисляет разность между мощностью на выходе источника 23 питания и значением порога мощности;

- первый селектор 32, который сравнивает мощность на выходе первого вычитающего устройства 31 с нулем и выдает большее из этих значений;

- второй селектор 33, на который подают выходное значение селектора 32 и значение верхней границы нагрузки непрерывной группы 24 резисторов, описанное ниже, и который выдает меньшее из этих двух значений в качестве управляющего значения непрерывной группы 24 резисторов;

- второе вычитающее устройство 34, которое вычисляет разность между выходными значениями первого селектора 32 и второго селектора 33;

- устройство 35 умножения, которое умножает выходное значение второго вычитающего устройства 34 на постоянный коэффициент α и выдает в качестве управляющего значения - степень открытия клапанов 20, 21 регулирования расхода.

[0037] При этом значение порога мощности источника 23 питания, подаваемое на первое вычитающее устройство 31, устанавливают равным или превышающим нижнюю границу мощности (прямая L на фиг.2), выше которой обеспечивается стабильная работа источника 23 питания. Значение порога мощности вычисляют с использованием функционального выражения, принимая в качестве переменной скорость вращения электрогенератора 22, и указанное значение, например, как показано прямой L' на фиг.8, может представлять собой функцию от скорости вращения электрогенератора 22. Чем ближе заданное значение порога мощности к нижней границе мощности, тем выше эффективность управления работой при меньших потерях электроэнергии. То есть, установив значение порога мощности на прямой L, показанной на фиг.2, можно свести потери электроэнергии к минимуму.

[0038] Далее, предельное значение нагрузки, подаваемое на вход второго селектора 33, вычисляют умножением квадрата скорости вращения электрогенератора 22 (максимальная нагрузка, показанная на графике на фиг.3) на заданный постоянный коэффициент α.

[0039] При такой реализации управляющего устройства 25, когда мощность на выходе источника 23 питания равна или выше значения порога, на выходе первого селектора 32 появляется нуль и тогда управляющие значения нагрузки и открытия клапанов также обращаются в нуль. Другими словами, в таком состоянии непрерывная группа резисторов отключена от электрогенератора 23, а поскольку клапаны 20, 21 регулирования расхода полностью закрыты, гелий по обходным трубопроводам не поступает, а следовательно, регулятор скорости вращения не повышает нагрузку.

[0040] Однако, когда мощность на выходе источника 23 питания ниже значения порога мощности, выходное значение первого вычитающего устройства 31 становится отрицательным, и в этом случае первый селектор 32 выберет и подаст на выход разность между мощностью на выходе источника 23 питания и значением порога мощности. Таким образом, нагрузка будет принудительно повышена посредством непрерывной группы 24 резисторов и направления гелия по обходному трубопроводу на соответствующее значение, на которое уменьшилась мощность источника 23 питания по сравнению с пороговым значением.

[0041] В этом случае управляющее устройство 25 для повышения нагрузки преимущественно использует непрерывную группу 24 резисторов. Так, преимущественным использованием более быстро реагирующей на воздействие группы 24 резисторов можно быстрее увеличивать нагрузку. С другой стороны, когда нехватку мощности на выходе источника 23 питания невозможно скомпенсировать увеличением нагрузки посредством непрерывной группы 24 резисторов, управляющее устройство 25 также задействует клапаны 20, 21 регулирования расхода для направления гелия по обходному трубопроводу, что позволяет увеличить нагрузку.

[0042] Как описано выше, при запуске энергоустановки 1 с замкнутым контуром в настоящем варианте осуществления, поскольку источник 23 питания снабжает электричеством электрогенератор 22, а последний работает как электродвигатель, можно без труда регулировать скорость вращения газовой турбины 12. При этом, поскольку источник 23 питания, управляющее устройство 25 и прочее оборудование могут не входить в замкнутый контур 2, то источник 23 питания и прочее оборудование несложно осматривать и обслуживать, не подвергаясь воздействию радиоактивных веществ и подобных факторов.

[0043] Хотя в вышеописанном варианте осуществления нагрузку повышают посредством непрерывной группы 24 резисторов и клапанов 20, 21 регулирования расхода, нагрузку можно также повышать посредством одной только непрерывной группы 24 резисторов или одних только клапанов 20, 21 регулирования расхода.

На фиг.5 показана структурная схема управляющего устройства для случая повышения нагрузки только посредством непрерывной группы 24 резисторов, а на фиг.6 показана структурная схема управляющего устройства для случая повышения нагрузки только посредством клапанов 20, 21 регулирования расхода.

[0044] Второй вариант осуществления

Ниже описан второй вариант осуществления энергоустановки с замкнутым контуром согласно настоящему изобретению.

Энергоустановка с замкнутым контуром согласно настоящему варианту осуществления отличается от вышеописанного первого варианта осуществления схемой управляющего устройства. Ниже в основном описываются отличия энергоустановки согласно настоящему варианту осуществления от первого варианта.

[0045] На фиг.7 показана структурная схема управляющего устройства согласно настоящему варианту осуществления. На фиг.8 показан график, иллюстрирующий пример значения порога мощности L', используемого управляющим устройством согласно настоящему варианту осуществления.

Как видно на фиг.7, на выходе второго селектора управляющего устройства 25а согласно настоящему варианту осуществления имеется устройство 38 памяти, которое запоминает управляющее значение непрерывной группы 24 резисторов в момент, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигла заданного значения. Таким образом, когда скорость вращения достигла заданного значения, при поддержании постоянного значения выходной мощности источника 23 питания для управления достаточно непрерывной группы 24 резисторов, что упрощает поддержание скорости вращения.

[0046] При такой конфигурации, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигает заданного значения и мощность на выходе источника 23 питания и нагрузку со стороны непрерывной группы 24 резисторов можно уравновесить, то есть можно свести к минимуму колебания скорости вращения электрогенератора 22 при отключении источника 23 питания и непрерывной группы 24 резисторов. То есть можно свести к минимуму изменения в состоянии системы при отключении источника 23 питания и непрерывной группы 24 резисторов и добиться стабильной работы.

[0047] Третий вариант осуществления

Ниже описан третий вариант осуществления энергоустановки с замкнутым контуром согласно настоящему изобретению.

Энергоустановка с замкнутым контуром согласно настоящему варианту осуществления отличается от вышеописанного первого варианта осуществления схемой управляющего устройства. Ниже в основном описываются отличия энергоустановки согласно настоящему варианту осуществления от первого варианта.

[0048] На фиг.9 показана структурная схема управляющего устройства согласно настоящему варианту осуществления. На фиг.10 показан примерный график значения порога мощности, используемого в управляющем устройстве согласно настоящему изобретению.

Как видно на фиг.9, на выходе второго селектора 33 управляющего устройства 25b согласно настоящему варианту осуществления имеется устройство 38 памяти, которое запоминает управляющее значение непрерывной группы 24 резисторов в момент, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигла заданного значения, а также переключатель 39, который, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигла заданного значения, переключает выходное значение мощности на выходе источника 23 питания на заданное значение, которое отвечает управляющему значению непрерывной группы 24 резисторов.

[0049] При такой конфигурации, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигает заданного значения, запоминают управляющее значение непрерывной группы 24 резисторов, а вместо значения порога мощности источника 23 питания подают заданное значение, которое соответствует управляющему значению непрерывной группы 24 резисторов. В этом случае, как видно на фиг.10, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигает заданного значения (100% на графике), мощность на выходе источника 23 питания регулируют так, чтобы она отвечала нагрузке непрерывной группы 24 резисторов.

Тогда колебания скорости вращения электрогенератора 22 при отключении источника 23 питания и непрерывной группы 24 резисторов можно свести к минимуму, как и изменения в состоянии энергоустановки.

[0050] В вышеописанном варианте осуществления, когда скорость вращения электрогенератора 22 достигает заданного значения (например, 100%), значение порога мощности источника 23 питания приводят в соответствие с нагрузкой непрерывной группы 24 резисторов. Однако вместо этого возможно, как показано на фиг.11, переключением с управляющего значения непрерывной группы 24 резисторов на управляющее значение, отвечающее значению порога мощности, уравновесить нагрузку непрерывной группы 24 резисторов и выходную мощность источника 23 питания.

1. Энергоустановка с замкнутым контуром, содержащая:
- высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, содержащий ядерный реактор;
- газовую турбину, приводимую во вращение рабочей средой, нагреваемой в высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе;
- компрессор, установленный соосно с газовой турбиной;
- электрогенератор, соединенный с газовой турбиной через выходной вал;
- источник питания, подключаемый к электрогенератору с возможностью отключения и подающий на электрогенератор электроэнергию, в которой источник питания выполнен с возможностью определения ускорения вращения электрогенератора по скорости вращения электрогенератора, при этом при запуске источник питания подключают к электрогенератору и подачу электроэнергии осуществляют таким образом, чтобы поддерживать ускорение вращения электрогенератора постоянным.

2. Энергоустановка по п.1, содержащая регулятор вращения, ограничивающий скорость вращения электрогенератора посредством увеличения нагрузки, когда мощность на выходе источника питания равна или меньше значения порога мощности, установленного на нижней границе стабильной работы источника питания или выше указанной границы.

3. Энергоустановка по п.2, в которой регулятор скорости вращения содержит непрерывное резисторное устройство, подключаемое к электрогенератору с возможностью отключения.

4. Энергоустановка с замкнутым контуром по п.1, содержащая регулятор скорости вращения, ограничивающий скорость вращения электрогенератора посредством регулирования расхода подаваемого в компрессор теплоносителя.

5. Энергоустановка по п.2, содержащая управляющее устройство, управляющее увеличением нагрузки, которое осуществляет регулятор вращения, по разности между мощностью на выходе источника питания и значением порога выходной мощности.

6. Энергоустановка по п.2, в которой при достижении заданного значения скорости вращения электрогенератора значение порога мощности устанавливают таким образом, чтобы поддерживать мощность на выходе источника питания постоянной.

7. Энергоустановка по п.5, в которой управляющее устройство выполнено с возможностью согласования значения порога мощности источника питания и увеличения нагрузки, осуществляемого регулятором вращения, при достижении заданного значения скорости вращения электрогенератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам регулирования параметров ядерного реактора и может быть использовано при регулировании ядерных энергетических установок с водо-водяными реакторами под давлением с газовыми системами компенсации.

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано при эксплуатации АЭС на водо-водяных реакторах с удлиненным топливным циклом. .

Изобретение относится к энергетике. .

Изобретение относится к анализу и оценке безопасности технологических процессов и может быть использовано, в частности, для выполнения анализа и оценки безопасности при управлении АЭС.

Изобретение относится к технике ядерных реакторов, а именно к способам улучшения радиационной обстановки на АЭС и снижения дозовых нагрузок на обслуживающий персонал.

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам теплоснабжения, в которых осуществляется авторегулирование тепловой мощности в активной зоне реактора в зависимости от сезонных и суточных колебаний количества тепловой энергии, потребляемой потребителем.

Изобретение относится к энергетике, а именно к энергосистемам переменного электрического тока, в состав которых входят атомные электростанции с реакторами ВВЭР-1000.
Изобретение относится к системам управления опасными для окружающей среды технологическими процессами. .

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в системе водоподготовки при подпитке питательной водой второго контура в стояночном режиме при поддержании ядерной энергетической установки (ЯЭУ) собственным теплом, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок

Изобретение относится к способам расхолаживания водоохлаждаемого реактора при полном обесточивании атомной электростанции (АЭС). АЭС содержит паропроизводящую установку с ядерным энергетическим водоохлаждаемым реактором, пароэнергетическую турбогенераторную установку, дополнительную паровую турбину, систему производства и хранения водорода и кислорода, систему расхолаживания паропроизводящей установки. Расхолаживание реактора обеспечивается тем, что при полном обесточивании пар, генерируемый в паропроизводящей установке за счет остаточных тепловыделений в активной зоне реактора, перегревается и пополняется в необходимом количестве в пароводородном перегревателе путем сжигания водорода и впрыска воды. Затем пар направляется в дополнительную паровую турбину, в которой вырабатывается электроэнергия, необходимая для электроснабжения собственных нужд АЭС и останова энергоблока в плановом режиме. Технический результат - возможность расхолаживания водоохлаждаемого реактора в штатном режиме при полном обесточивании АЭС без использования аварийных систем. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в атомной энергетике. Способ маневра мощностью ядерного энергоблока с газотурбинным энергопреобразователем включает согласованное изменение мощности ядерного реактора и наполнения второго контура газом при неизменных температурах в ядерном реакторе и сохранении экономичности ядерного энергоблока в диапазоне нагрузок. По сигналу из электрической сети об уровне потребляемой мощности изменяют уровень мощности ядерного энергоблока с помощью автоматической системы управления мощностью ядерного энергоблока (6) до уровня, соответствующего уровню нагрузки в сети, путем сбалансированного изменения плотности нейтронного потока в активной зоне (7), расхода теплоносителя первого контура (4) и давления газа второго контура (5) по сигналам автоматической системы управления мощностью ядерного энергоблока (6), передаваемым по линиям с обратной связью (11) управления плотностью нейтронного потока, циркуляцией теплоносителя первого контура, давлением газа второго контура и расходом теплоносителя системы охлаждения. Технический результат состоит в повышении экономичности и надежности ядерного энергоблока. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к мониторингу объектов атомной энергетики. Технический результат - определение оценки риска объекта атомной энергетики. Устройство для мониторинга риска содержит запоминающее устройство для хранения, по меньшей мере, одного набора минимальных сечений отказов МСО и значений вероятностей каждого события в каждом МСО и устройство ввода информации, выполненное с возможностью ввода в него информации об изменениях состояния объекта; блок формирования, по меньшей мере, одной матрицы МСО; запоминающее устройство для хранения указанной, по меньшей мере, одной матрицы МСО; блок формирования, по меньшей мере, одной параметрической матрицы; запоминающее устройство для хранения указанной, по меньшей мере, одной параметрической матрицы; блок изменения элементов указанной, по меньшей мере, одной параметрической матрицы; и блок оценки риска. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двухконтурным АЭС с турбинами, работающими на насыщенном паре. Парогазовая установка двухконтурной АЭС содержит реактор 12, основной парогенератор 11, паровую турбину с цилиндрами высокого (ЦВД) 1 и низкого давления (ЦНД) 2, соединенными между собой паропроводом с включенным в него сепаратором-пароперегревателем 3, конденсатор 4, электрогенераторы 5, конденсатный 6 и питательный 8 насос, подогреватель низкого 7 и высокого 9 давления и газовую турбину 15 с утилизационным парогенератором 17, подключенным по греющей стороне к тракту отработавших газов 16 газовой турбины 15. Утилизационный парогенератор 17 с трубопроводом греющего пара 20 подключен по нагреваемой стороне к трубопроводу отбора основного конденсата 19, при этом дополнительный подогрев питательной воды осуществляется в пароводяном подогревателе промежуточным паровым теплоносителем, генерируемым в утилизационном парогенераторе 17 газовой турбины 15. Технический результат - устранение гидравлических и тепловых потерь водяного и газового трактов, а также инерционности регулирования нагрузки паровой турбины и повышение эффективности использования тепла уходящих газов газовой турбины. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к ядерной энергетической установке (ЯЭУ). ЯЭУ содержит первичный контур (10), содержащий газ, проходящий через ядерный реактор (12), через первый теплообменник (14) и через газодувку (16'). Вторичный контур (17'), содержащий неконденсирующийся газ, проходит через первый теплообменник (14), и через турбину (18) и компрессор (22), установленные на одном валу (24'). Газодувка приводится в действие валом. Газ в первичном и вторичном контурах одинаковый, и давление во вторичном контуре автоматически регулируется давлением в первичном контуре. Технический результат - продолжение работы газодувки при аварийном отключении реактора. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении коэффициента мощности. В системе источника питания для компенсации электромагнитного насоса, который выполняет функцию повышения коэффициента мощности, параллельно электромагнитному насосу предусмотрен механизм (10) источника питания как у синхронной машины во время нормальной работы установки. В механизме (10) источника питания для компенсации электромагнитного насоса предусмотрено устройство (45) с постоянным магнитом статора возбудителя, которое может переключать возбудитель между невозбужденным состоянием и возбужденным состоянием. Устройство (45) с постоянным магнитом статора возбудителя содержит постоянные магниты (15a) статора возбудителя, пружины (16), которые прикладывают силу к постоянным магнитам (15a) статора возбудителя в направлении положения, обращенном к обмотке (15b) ротора возбудителя, и электромагнитные соленоиды (20), которые обеспечивают перемещение постоянных магнитов (15a), статора возбудителя в положения, в которых они не обращены к обмотке (15b) ротора возбудителя при сопротивлении силе, приложенной пружинами (16). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх